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材料制備新技術(簡體書)
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材料制備新技術(簡體書)

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商品簡介
目次
書摘/試閱

商品簡介

《材料制備新技術》以新材料的制備、組織結構特點、性能特徵、應用及發展前景為重點,分別介紹了快速凝固技術、噴射成形技術、機械合金化技術、半固態金屬加工技術、非晶態合金制備技術、準晶材料制備技術、納米材料制備技術、自蔓延高溫合成技術、激光快速成形技術等內容,盡可能將目前已有的新材料制備技術從理論到實際中的應用較全面、系統地進行闡述,力爭通俗易懂,使讀者能夠高效、深入地學習新材料的制備技術。
《材料制備新技術》可作為高等院校材料成型及控制工程、金屬材料工程、材料科學與工程及相近專業本科學生的專業基礎課使用的教材,亦可作為材料學及材料加工工程專業碩士研究生使用的教材,還可供材料領域科研人員和相關工程技術人員參考。

20世紀70年代開始,人們把信息、能源和材料譽為人類文明的三大支柱,把材料的重要性提到了一個前所未有的高度。20世紀80年代以來,又把新材料製備技術與信息技術、生物技術一起列為高新技術革命的重要標誌。事實上,新材料和新材料製備技術的研究、開發與應用,反映著一個國家的科學技術與工業化水平。微電子技術、通信技術、超導技術、航空航天技術等,幾乎所有高新技術的發展與進步,都以新材料和新材料製備技術的發展及突破為前提。
隨著現代工業技術的迅猛發展,對材料性能要求的不斷提高以及用途的不斷擴大,具有比傳統材料更加優異的特性和功能的新型材料相繼問世。同時,對製備新型材料如納米晶材料、準晶材料、功能材料和非晶材料等的製備技術也提出了更高的要求。新材料製備技術是近年來發展起來的,有些技術是新近研究成功或正在研製的,它是一門涉及材料、物理、化學、力學、機械、電子、信息等許多學科交叉的技術,各學科間的滲透和交叉也越來越多。大學某些專業課程相對滯後,已不適應材料學科技術的發展。為了拓寬本科生的知識面,適應我國高等教育發展和教學改革的需要,根據新世紀人才培養模式的新變化以及10年來各高校材料成型及控制工程專業教學改革的研究和實踐,吸收各高校改革的成功經驗,編者結合多年來為本科生講授的“輕合金加工技術”、“快速成形技術”、“複合材料製備”、“鑄造新技術”、“工程材料”、“材料成形工藝及機械製造基礎”等課程,以及給碩士研究生講授的“材料成形新技術”、“材料製備新技術”、“材料的合金化原理”等課程的教學經驗並參考了大量的國內外相關教材、著作和研究論文編寫了本書。本書共分9章,主要介紹了快速凝固技術、噴射成形技術、機械合金化技術、半固態金屬加工技術、非晶態合金製備技術、準晶材料製備技術、納米材料製備技術、自蔓延高溫合成技術、激光快速成形技術等內容。本書具有如下特點:①教材力求反映專業教學改革的特點,注重理論密切聯繫實際,加強實用性,突出實踐性,確保內容有一定的深度並與實際緊密結合;②書中既介紹了新材料製備領域的主要工藝方法,又反映了最新發展的新材料製備領域的前沿技術,通過本書的學習可以對新材料製備的重要工藝方法有較深入和全面的了解,並且為今後研究生階段的學習打下良好的基礎;③本書每章最後還附有習題與思考題,便於課後復習,加深對各種材料製備新技術的理解,更好掌握本書的內容。
本書可作為高等院校材料成型及控制工程、金屬材料工程、材料科學與工程及相近專業本科生的專業基礎課使用教材,亦可作為材料學及材料加工工程專業碩士研究生使用教材以及材料領域科研人員和相關工程技術人員參考。
參加本書編寫的人員有:太原理工大學材料學院許春香教授(第2、3、4、9章),太原理工大學機械學院劉燕萍教授(第1、5、6、7章),太原理工大學材料學院張金山教授(第8章)。全書由許春香教授統稿。
在編寫過程中,太原理工大學許樹勤教授、上海交通大學李金富教授給予了許多寶貴的指導性意見。同時,得到了許多專家學者的指導和本科生、研究生的幫助,在此一併表示感謝!
由於材料學科發展變化迅速,各種新材料製備技術日新月異,為了適應這一現實狀況,本書將在今後的使用過程中不斷改進和完善。加上作者水平有限,書中難免存在一些不妥之處,懇切希望廣大師生和讀者多提寶貴意見和建議。

目次

第1章 快速凝固技術
1.1 快速凝固概述
1.2 快速凝固的物理冶金基礎
1.2.1 定向凝固過程的傳熱
1.2.2 體積凝固過程的傳熱
1.3 實現快速凝固途徑
1.3.1 急冷法
1.3.2 深過冷法
1.3.3 定向凝固法
1.4 快速凝固制備工藝
1.4.1 氣體霧化法
1.4.2 液態急冷法
1.4.3 束流表層急冷法
1.5 快速凝固技術在金屬材料中的應用
1.5.1 金屬粉體的快速凝固
1.5.2 金屬線材的快速凝固
1.5.3 金屬帶材的快速凝固
1.5.4 金屬體材的快速凝固
1.6 快速凝固其他新型合金材料
1.6.1 快速凝固鎂合金的研究
1.6.2 快速凝固耐熱鋁合金的研究
習題與思考題
參考文獻

第2章 噴射成形技術
2.1 噴射成形技術原理與工藝
2.1.1 技術原理
2.1.2 工藝過程
2.1.3 工藝特點
2.1.4 噴射成形技術工藝分析
2.2 噴射成形的霧化過程
2.2.1 氣體霧化
2.2.2 離心霧化
2.3 噴射成形技術關鍵和裝置
2.3.1 裝置結構布局
2.3.2 霧化噴嘴系統
2.3.3 噴射成形裝置
2.4 噴射成形材料特性
2.4.1 晶粒組織
2.4.2 氣體含量
2.4.3 宏觀偏析
2.4.4 致密度
2.4.5 熱塑性
2.4.6 力學性能
2.5 共噴射成形技術
2.5.1 共噴射成形的技術特點與工藝
2.5.2 增強顆粒對噴射沉積過程的影響
2.6 非連續增強金屬基復合材料的噴射成形技術
2.7 多層噴射沉積技術
2.8 噴射成形技術的工業化應用現狀
2.8.1 噴射成形鋁合金
2.8.2 噴射成形高溫合金
2.8.3 噴射成形鋼鐵合金
2.8.4 噴射成形銅合金
2.8.5 噴射成形硅鋁合金
習題與思考題
參考文獻

第3章機械合金化技術
3.1 機械合金化概述
3.1.1 機械合金化的概念
3.1.2 機械合金化的球磨裝置
3.2 金屬粉末的球磨過程
3.3 機械合金化的球磨機理
3.3.1 延性/延性粉末球磨體系
3.3.2 延性/脆性粉末球磨體系
3.3.3 脆性/脆性粉末球磨體系
3.4 機械合金化原理
3.4.1 機械力化學原理
3.4.2 機械力化學作用過程及其機理
3.5 機械合金化技術制備彌散強化合金
3.5.1 鎳基ODS超合金
3.5.2 鐵基ODS合金
3.5.3 彌散強化鋁合金
3.6 機械合金化制備功能材料
3.6.1 機械合金化制備貯氫材料
3.6.2 機械合金化制備電工材料
3.7 機械合金化制備非平衡相材料
3.7.1 機械合金化制備非晶合金
3.7.2 機械合金化形成非晶的機制
3.7.3 機械合金化制備準晶合金
3.7.4 機械合金化制備納米晶材料
習題與思考題
參考文獻

第4章 半固態金屬加工技術
4.1 半固態金屬加工技術概述
4.1.1 半固態金屬成形基本原理
4.1.2 半固態金屬成形方法
4.2 半固態金屬關鍵成形技術
4.2.1 半固態金屬漿料制備
4.2.2 半固態金屬坯料的二次加熱
4.3 半固態金屬的觸變成形
4.3.1 半固態金屬的觸變壓鑄成形
4.3.2 半固態金屬的觸變鍛造成形
4.3.3 半固態合金的觸變射鑄成形
4.4 半固態金屬的流變成形
4.4.1 機械攪拌式流變成形
4.4.2 單螺旋機械攪拌式流變成形
4.4.3 雙螺旋機械攪拌式流變成形
4.4.4 低過熱度傾斜板澆注式流變成形
4.4.5 低過熱度澆注和弱機械攪拌式流變成形
4.4.6 低過熱度澆注和弱電磁攪拌式流變成形
4.4.7 流變軋制成形
4.5 半固態成形合金
4.5.1 半固態成形用鋁合金材料
4.5.2 半固態成形用鎂合金材料
4.6 半固態金屬加工技術的發展及應用
習題與思考題
參考文獻

第5章 非晶態合金制備技術
5.1 非晶態合金概述
5.1.1 非晶態的形成
5.1.2 非晶態的結構特性
5.1.3 非晶態合金的性能
5.2 大塊非晶合金形成的經驗準則
5.2.1 混亂原則
5.2.2 Inoue三條經驗準則
5.2.3 二元深共晶點計算法
5.3 非晶態合金形成理論
5.3.1 熔體結構與玻璃形成能力
5.3.2 非晶態合金形成熱力學
5.3.3 非晶形成動力學
5.3.4 合金的玻璃形成能力判據
5.4 非晶合金的制備方法
5.4.1 熔劑包覆法
5.4.2 金屬模冷卻法
5.4.3 水淬法
5.4.4 電弧加熱法
5.4.5 電弧熔煉吸鑄法
5.4.6 定向凝固法
5.5 非晶態合金的應用
習題與思考題
參考文獻

第6章 準晶材料制備技術
6.1 準晶概述
6.1.1 準晶的發現
6.1.2 準晶的結構
6.1.3 準晶材料特性
6.2 準晶的形成機理
6.2.1 加和原則和相似性原則
6.2.2 電子濃度特徵
6.3 準晶的分類
6.3.1 按照準晶熱力學穩定性分類
6.3.2 按照物理周期性的維數分類
6.4 準晶制備方法
6.4.1 非熔煉制備工藝
6.4.2 離子注入
6.4.3 固溶體中析出
6.5 準晶材料的應用前景
6.5.1 不粘鍋涂層
6.5.2 熱障膜
6.5.3 選擇吸收太陽光膜
6.5.4 準晶復合材料
6.5.5 準晶作為結構材料增強相的應用
6.5.6 準晶材料研究意義及展望習題與思考題
參考文獻

第7章 納米材料制備技術
7.1 納米材料概述
7.2 納米顆粒的氣相、液相、固相法制備
7.2.1 氣相法制備納米微粒
7.2.2 液相法制備納米微粒
7.2.3 固相法制備納米微粒
7.3 一維納米材料的制備
7.3.1 納米碳管的制備
7.3.2 納米棒的制備
7.3.3 納米絲(線)的制備
7.4 二維三維納米材料的制備
7.4.1 納米薄膜的制備
7.4.2 納米塊體材料的制備
7.5 納米材料制備的新進展
7.5.1 微波化學合成法
7.5.2 脈沖激光沉積薄膜
7.5.3 分子自組裝法
7.5.4 原位生成法
7.6 納米材料的應用展望
7.6.1 納米材料在機械方面的應用
7.6.2 納米材料在電子方面的應用
7.6.3 納米材料在醫學方面的應用
7.6.4 納米材料在軍事方面的應用
7.6.5 納米材料在環保方面的應用
7.6.6 納米材料在紡織物方面的應用
習題與思考題
參考文獻

第8章 自蔓延高溫合成技術
8.1 自蔓延高溫合成技術的基本概念
8.1.1 SHS體系的絕熱溫度
8.1.2 燃燒波的結構
8.1.3 燃燒反應機制
8.1.4 燃燒模式
8.1.5 點火理論
8.2 SHS熱力學與動力學
8.2.1 SHS熱力學
8.2.2 SHS動力學
8.3 SHS技術及應用
8.3.1 SHS粉末合成技術
8.3.2 SHS致密化技術
8.3.3 SHS鑄造技術
8.3.4 SHS焊接技術
8.3.5 小結
習題與思考題
參考文獻

第9章 激光快速成形技術
9.1 激光快速成形技術的基本概念
9.1.1 原型及原型製造
9.1.2 成形方式的分類
9.1.3 激光快速製造技術原理
9.1.4 激光快速製造技術的特點
9.1.5 激光快速成形系統中的激光器
9.2 激光快速成形技術方法
9.2.1 立體光固化成形(SLA)技術
9.2.2 激光薄片疊層製造(LOM)技術
9.2.3 選擇性激光燒結(SLS)技術
9.2.4 激光熔覆成形(LCF)技術
9.2.5 激光誘發熱應力(LF)技術
9.3 LRP技術與相關學科間的關係
9.4 激光快速成形用材料
9.4.1 激光快速成形材料的分類
9.4.2 激光快速成形工藝對材料性能的要求
9.4.3 激光快速成形材料研究發展的趨勢
9.5 激光快速成形技術的應用
9.5.1 激光快速成形技術在原型製造中的應用
9.5.2 激光快速成形技術在模具製造中的應用
9.5.3 激光快速成形技術在汽車行業中的應用
9.5.4 激光快速成形技術在醫學領域中的應用
9.5.5 激光快速成形技術在生物力學領域的應用
9.5.6 激光快速成形技術在法醫學領域的應用
9.5.7 激光快速成形技術在組織工程學領域的應用
9.5.8 激光快速成形技術在仿生學中的應用
9.5.9 激光快速成形技術在藝術領域中的應用
9.6 激光快速成形技術的發展趨勢
習題與思考題
參考文獻

書摘/試閱

1.4.3束流表層急冷法
用激光束、電子束和離子束等方法可進行表面層快速熔凝,常用的是激光快速熔凝。大致可分為兩類:①只改變組織結構,不改變成分,如表面上釉、表面非晶化等;②既改變成分,又改變組織結構,如表面合金化、表面噴塗後激光快速熔凝、離子注入後激光快速熔凝等。這種工藝是以很高能量密度的激光束(約107w/cm2)在很短的時間內(10-12~10-2 s)與金屬交互作用,這樣高的能量足以使金屬表面局部區域很快加熱到幾千攝氏度以上,使之熔化甚至氣化,隨後通過尚處於冷態的基座金屬的吸熱和傳熱作用,使很薄的表面熔化層又很快凝固,冷卻速率達105~ 108K/s。以用脈衝固體激光器為例,當脈衝能量為100J,脈衝寬度為2~8ms時,峰值功率可達到12.5~50kW,如光斑直徑為2mm,峰值功率密度可達400~1700kw/cm2。若是2kw輸出的連續激光器,功率密度可達70kW/cm2。另外已有激光轉鏡掃描,使寬度達到20mm左右。
提高激光快速熔凝冷卻速率的最重要兩個因素是增大被吸收熱流密度和縮短交互作用時間。用其他急冷法只能獲得穩定的晶體,用10-12s的激光脈衝快速熔凝,就能獲得非晶矽。粗略地說,被吸收熱流密度增加10倍或交互作用時間減小為原來的1l/100,都相當於使熔池深度減小為原來的1/10,凝固速率增加10倍,液相中溫度梯度提高10倍和冷卻速率提高100倍。20世紀80年代又發展出激光快速冷凝,已能用此新工藝製備出試驗用的直徑13.2cm、厚3.2cm的渦輪盤坯,它是用激光作熱源,將合金一層一層堆凝上去,冷卻速率為106K/s。

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